一种去除贵金属纳米线阵列背面金膜电极的机械抛光方法

摘要

本发明提供了一种去除贵金属纳米线阵列背面金膜电极的机械抛光方法，包括加工和固定抛光过程所用的支撑体，将粗抛光与精细抛光两道工艺有效结合，达到去除电极的目的，其中，粗抛光所用的材料是粒度为9-11μm的氧化铝抛光粉，而精细抛光所用的材料则是粒度为3.4-3.6μm的细的氧化铝抛光粉，将这两种粒度的抛光粉分别用去离子水配制30-60g/L的悬浮液，用脱脂棉球蘸取少量悬浮液进行抛光。本发明方法获得的贵金属纳米线阵列背面平整度好、无裂缝、均匀、光滑，为实现贵金属纳米线阵列窄的、强的SPR谱奠定材料和技术基础。

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面抛光技术领域，对贵金属纳米线阵列的表面等离子体共 振谱进行光学测量时，为保证通过样品后有一定的光信号，需要对贵金属纳米线 阵列背面的电极(金膜)进行去除，本发明具体涉及一种去除贵金属纳米线阵列 背面金膜电极的机械抛光方法。

背景技术

贵金属纳米线阵列因具有光学各向异性会展现出丰富的表面等离子体共振 (SPR)特征，它除了具有通常纳米颗粒的偶极和多级SPR振动模式以外，还具 有纵向振动和横向振动模式。因此它在近场光学、数据存储、生物标记和环境探 测等领域具有潜在的重要的应用前景。

进行贵金属纳米线阵列SPR的基础和应用研究对样品制备提出了很高要求： 不仅要获得一致排列、均匀分散的贵金属纳米线阵列，而且要获得尺度分布窄的 纳米线阵列，这是因为尺度分布窄、均匀填充能够确保窄的SPR吸收，这为实 现单一尺度参数对SPR的调制提供前提。因此制备和设计高质量的贵金属纳米 线阵列是进行上述研究的前提，其中采用氧化铝模板技术制备上述所要求的贵金 属纳米线阵列是一个重要途径，这种制备技术就是在氧化铝模板中通过电化学沉 积贵金属来实现的，而要进行电化学沉积贵金属的一个关键点就是必须首先要在 双通的氧化铝模板背面蒸镀一薄层均匀的金膜作为电极，而蒸镀这层金膜电极的 必要性在于以此能获得均匀填充的贵金属纳米线阵列。但要对贵金属纳米线阵列 进行SPR测量时必须将金膜电极去除以获得足够的光信号，相反如果在贵金属 纳米线阵列的背面保留金膜电极将会在SPR光谱测量中大幅度衰减光强而使透 射光信号很弱甚至没有输出光信号。

进一步实现金膜电极去除时必须要保证阵列表面洁净、光滑、平整度高，以 避免由于阵列背面不平整导致测量其SPR谱时额外的散射光损耗。目前在去除 贵金属纳米线阵列背面电极所存在的困难是组装在氧化铝模板中的贵金属纳米 线阵列薄膜很薄(厚度为20-60μm)且很脆，采用通常的金相砂纸机械抛光方 法很容易将阵列薄膜破裂甚至破碎，这样就无法进行SPR测量；另一方面采用 通常的机械抛光方法对贵金属纳米线阵列抛光时背面粗糙，这样获得的SPR谱 很宽。因此有待于发明新的技术实现对贵金属纳米线阵列背面电极的有效去除。

发明内容

本发明提供一种去除贵金属纳米线阵列背面金膜电极的机械抛光方法，本发 明方法获得的贵金属纳米线阵列表面具有平整度好、无裂缝(完整)、光滑的特 点。

本发明采用的技术方案如下：

一种去除贵金属纳米线阵列背面金膜电极的机械抛光方法，其特征在于：包 括加工和固定抛光过程所用的支撑体，将粗抛光与精细抛光两道工艺有效结合， 达到去除电极，获得平整度好、无裂缝、均匀、光滑的阵列表面，具体步骤如下：

(1)加工支撑体：加工直径为20±0.5mm、厚度为2±0.1mm的聚四氟乙烯 圆片，另外制作一个直径为10±0.5mm，有一定弹性的硬质圆纸片；

(2)固定支撑体：将聚四氟乙烯圆片固定在垫有玻璃的平整桌面上，然后将 圆纸片放在聚四氟乙烯圆片上面，将贵金属纳米线阵列的正面贴在圆纸片上，将 含有金膜电极的阵列背面朝上；

(3)粗抛光磨料的配制：选用粒度为9-11μm的α-氧化铝抛光粉，加入去离 子水配制成30-60g/L的悬浮液A；

(4)精细抛光磨料的配制：选用粒度为3.4-3.6μm的α-氧化铝抛光粉，加入 去离子水配制成30-60g/L的悬浮液B；

(5)粗抛光工艺：用脱脂棉球蘸取少量的氧化铝悬浮液A，轻轻地对金膜电 极进行抛光，10-20分钟后，黄色的金膜电极基本去除，用盛有去离子水的注射 器清洗抛光表面，此时黄颜色基本消失，被抛光的阵列背面为金红色；

(6)精细抛光工艺：在粗抛光基础上，然后再用脱脂棉球蘸取少量的氧化铝悬 浮液B，轻轻地对金膜电极进行抛光，20-30分钟后，用盛有去离子水的注射器 清洗抛光表面，然后用酒精棉球轻轻擦洗抛光表面以获得洁净的、光滑的表面， 经过精细抛光后，金红色的阵列背面变为深红色，完成了最终的抛光，获得了光 滑的阵列表面。

本发明的有益效果：

将粗抛光与精细抛光相结合的方法来去除贵金属纳米线阵列背面金膜电极， 所得的去除了金膜电极的贵金属纳米线阵列表面平整度好、无裂缝(完整)、光 滑，进而为实现贵金属纳米线阵列窄的、强的SPR谱奠定材料和技术基础。

附图说明

图1去除背面金膜电极之前的铜纳米线阵列表面照片；

图2经抛光去除背面金膜电极后铜纳米线阵列表面照片；

图3同一片铜纳米线阵列分别经粗抛光与精细抛光去除背面金膜电极后样 品的SPR谱。

具体实施方式

一种去除贵金属纳米线阵列背面金膜电极的机械抛光方法，具体操作步骤如 下：

(1)加工用于贵金属纳米线阵列背面金膜电极抛光的支撑体：加工直径为 20±0.5mm、厚度为2±0.1mm的聚四氟乙烯圆片，另外制作一直径为10±0.5mm 的硬质有一定弹性的圆纸片；

(2)放置和固定支撑体：将聚四氟乙烯圆片固定在垫有玻璃的平整桌面上， 然后将圆纸片放在聚四氟乙烯圆片上面，将贵金属纳米线阵列的正面贴在有一定 弹性的圆纸片上，将阵列的背面(金膜电极)向上放置；

(3)选用粒度为9-11μm的α-氧化铝抛光粉，配制少量30-60g/L的氧化铝 悬浮液，再用脱脂棉球蘸取少量的氧化铝悬浮液轻轻对金膜电极进行粗抛光， 10-20分钟后，用盛有去离子水的注射器清洗抛光表面，黄色的金膜电极基本去 除，黄颜色基本消失取而代之的是被抛光阵列背面为金红色；

(4)与(3)类似，选用粒度更细为3.4-3.6μm的α-氧化铝抛光粉，配制少 量30-60g/L的氧化铝悬浮液，再用脱脂棉球蘸取少量的氧化铝悬浮液轻轻对金 膜电极进行精细抛光，20-30分钟后，用盛有去离子水的注射器清洗抛光表面， 然后用酒精棉球轻轻擦洗抛光表面以获得洁净的、光滑的表面，这时金红色的阵 列背面变为深红色，完成了最终的抛光，获得了光滑的阵列表面。